(57)【要約】【課題】    高速道路サービスエリア等のトイレのように、清掃中における人の出入りが避けられないような場所でも、清掃の仕残しを無くすようにした床面清掃ロボットを提供する。【解決手段】進行方向の前方に障害物が検出されたときは、その都度、その障害物位置を除く未清掃エリア全体を最短走行距離で清掃可能とする最新走行経路情報を新たに生成し、その最新走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて走行し、その走行を完了したときに、前記障害物位置を最短走行距離で清掃可能とする最終走行経路情報を生成する。【選択図】図８
2010017428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の清掃エリア内を自律走行しながら、当該清掃エリアの床面清掃を行う床面清掃ロボットであって、
ロボット自体を方向転換可能に走行させる走行手段と、
ロボット走行中に床面を清掃する清掃手段と、
前記清掃エリアの地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
前記地図情報と、ロボットが一回走行することによって清掃可能な清掃幅寸法と、に基づいて、前記清掃エリア全体を最短走行距離で清掃するための走行経路情報を生成する走行経路情報生成手段と、
前記走行経路生成手段により生成される走行経路情報を記憶する走行経路情報記憶手段と、
ロボットの走行位置情報を常時検出する走行位置検出手段と、
前記走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて、前記走行手段を制御する走行制御手段と、
前記清掃手段による清掃作業が実施された既清掃エリアの情報を記憶し、該既清掃エリア情報を前記清掃作業の実施に伴って更新する既清掃エリア情報記憶手段と、
ロボットの進行方向の前方を含むロボットの周囲に存在する障害物とその位置及び大きさを含む障害物情報を検出する障害物検出手段と、を備えてなり、
ロボットの進行方向の前方に障害物が検出されたときは、前記走行経路情報生成手段が、その都度、当該最新の障害物位置を除く未清掃エリア全体を最短走行距離で清掃可能とする最新走行経路情報を、前記障害物情報、前記地図情報及び前記既清掃エリア情報に基づいて新たに生成し、
前記走行経路情報記憶手段は、ロボット走行位置が前記最新の障害物位置へ到達する前に、前記走行経路情報を前記最新走行経路情報に更新され、
前記走行制御手段は、更新された前記最新走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて、前記走行手段を引き続き制御し、
前記最新走行経路情報に基づく走行を完了したときは、前記走行経路情報生成手段が、前記最新の障害物位置を最短走行距離で清掃可能とする最終走行経路情報を生成し、
前記走行制御手段は、前記最終走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて、前記走行手段を制御することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項２】
請求項１記載の床面清掃ロボットであって、
前記障害物検出手段がロボットの進行方向の前方に新規障害物を検出した場合において、ロボットの走行位置が前記新規障害物位置へ到達する前に、前記走行経路情報記憶手段に記憶される前記走行経路情報が更新されないときは、前記走行制御手段が前記走行手段に対してロボット走行を停止させる制御を行い、前記走行経路情報が新規走行経路情報に更新されたときに、前記走行制御手段が、前記新規走行経路情報に基づいて、前記走行手段の制御を再開させることを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項３】
請求項１又は２記載の床面清掃ロボットであって、
前記障害物検出手段がロボットの進行方向の前方に新規障害物を検出した場合に、ロボットが障害物に接近していることを知らせるアラーム音声を発する音声発生手段を備えることを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段による清掃実施前の床面に光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、を有し、前記照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づいて、床面の汚れ及び濡れ具合に関する床面状況を検出する床面状況検出手段と、
前記清掃手段を制御する清掃制御手段と、を備えてなり、
前記床面状況検出手段による床面状況検出結果に基づいて、前記清掃手段の運転条件を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項５】
請求項４記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃エリアの室内温度及び室内湿度を検出する温湿度検出手段を備えてなり、
前記温湿度検出手段による室内温湿度検出結果に基づいて、前記清掃手段の運転条件を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項６】
請求項４又は５記載の床面清掃ロボットであって、  
前記清掃手段は、回転ブラシ、該回転ブラシを回転駆動するブラシ駆動手段、及び前記回転ブラシを床面に押し付けるブラシ押付手段を有する床面磨き手段を備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記床面状況検出結果に基づいて、前記回転ブラシの回転速度及び押付力を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、床面に供給される洗浄水を貯留する洗浄水タンクと、前記洗浄水タンクに設けられて供給水量を調節可能な供給水量調節手段及び供給水温を調節可能な供給水温調節手段を有する洗浄水供給手段と、を備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記床面状況検出結果及び／又は室内温湿度検出結果に基づいて、床面に対して供給する洗浄水の供給水量及び供給水温を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項８】
請求項７記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、前記洗浄水供給手段に対して、前記洗浄水タンクと切り替え可能に接続され、床面に供給される消臭薬剤を貯留する薬剤タンクを備えており、
さらにロボットの下部には、床面の臭気を検出可能な半導体センサを有する臭気検出手段を備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記臭気検出手段による臭気検出結果に基づいて、前記洗浄水に代えて、前記消臭薬剤を前記洗浄水供給手段から床面に対して供給させることを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項９】
請求項４乃至８の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、床面上の水分を吸引力調節可能に吸引するバキューム手段と、ロボットの下部に設けられるブレード部材を床面に押付力調節可能に押し付けて、ロボット走行に伴う前記ブレード部材の移動により前記バキューム手段の吸引口付近に床面上の水分を拭い寄せるワイパー手段と、からなる床面水分除去手段を備えており、
さらに前記床面水分除去手段による水分除去前の床面に光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、を有し、前記照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づいて、床面上の水分量を検出する除去前水分量検出手段を、備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記除去前水分量検出手段による水分量検出結果に基づいて、前記バキューム手段の吸引力及び前記ワイパー手段のブレード部材押付力を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項１０】
請求項９記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、前記床面水分除去手段による水分除去が行われた床面に対して乾燥用空気を噴出可能で、その空気量を調節可能な供給空気量調節手段、及び空気温を調節可能な供給空気温調節手段を有する乾燥用空気噴出手段を備えており、
さらに前記床面水分除去手段による水分除去後の床面に光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、を有し、前記照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づいて、水分除去後の床面上の水分量を検出する除去後水分量検出手段を、備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記除去後水分量検出手段による水分量検出結果に基づいて、前記乾燥用空気噴出手段により噴出される乾燥用空気の空気量及び空気温を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項１１】
請求項４乃至１０の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記走行制御手段は、前記清掃手段を制御する制御信号を前記清掃制御手段から受信することにより、前記清掃手段による清掃作業の内容に応じて予め設定された走行速度でロボットを走行させるように、前記走行手段による走行速度を調節することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項１２】
請求項４乃至１０の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
ロボットの各構成部分に発生する故障を検出する故障検出手段を備えてなり、
前記故障検出手段によって故障が検出されたときは、
前記走行制御手段及び前記清掃制御手段が通常の清掃作業を中止するとともに、
検出された故障の内容に応じて、ロボットの運転をその場で停止するか、又は前記走行経路生成手段が現位置から所定の待機位置まで最短距離で退避する退避用走行経路情報を生成し、前記走行制御手段が前記退避用走行経路情報に基づいて、前記所定の待機位置まで退避するか、を選択的に実施することを特徴とする床面清掃ロボット。
【請求項１３】
請求項１２記載の床面清掃ロボットであって、
オペレータ用情報通信手段と通信可能な無線通信手段を備えてなり、
前記故障検出手段によって故障が検出されたときは、その故障の内容を、前記無線通信手段を介して前記オペレータ用情報通信手段に送信することを特徴とする床面清掃ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の清掃エリア内を自律走行しながら、床面を清掃する床面清掃ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の清掃エリア内を自律走行しながら、床面を清掃する床面清掃ロボットが提案されている。かかる床面清掃ロボットは、走行方向の前方に現れる障害物（壁面）を検出する障害物検出センサを搭載しており、障害物を検出したときは、その位置情報を記憶するとともに障害物との衝突を回避するように方向転換（例えばＵターン）して、エリア内の床面清掃（走行）を継続する。それらの動きを繰り返して、例えば、記憶した障害物の位置情報が閉曲線を成した場合に、壁面で仕切られた清掃エリア内全体の清掃が完了したものとして動作を終了する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４８０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、高速道路サービスエリアのトイレ等では、トイレ利用客が２４時間途絶えることなく訪れるので、清掃のためにトイレを閉鎖することはできないという事情がある。また、トイレ利用客に対して、トイレ内の使用可能エリアを細かく指示したり、その指示を守らせたりするために係員を配置することは、コスト面で非常に難しい。したがって、高速道路サービスエリアのトイレ等では、上述したような床面清掃ロボットによる清掃中であっても、その走行経路内をトイレ利用客がお構いなしに行き来することがある。
【０００４】
上記従来の床面清掃ロボットは、自らの走行方向の前方に立っていたり、あるいは横切ったりするトイレ利用客を、壁面同様の障害物として検出し、これに衝突する手前でＵターンする等、衝突を回避しながら清掃を継続させることができる。当然ながら、障害物として検出されたトイレ利用客は、間もなく当該位置から立ち去って、床面清掃ロボットが壁面として検出した位置の向う側は、すぐに清掃可能な状態に戻る。しかしながら、床面清掃ロボットは、既に当該位置を壁面等で仕切られて清掃のできない領域として記憶しているため、実際には清掃の仕残し部分が存在するにもかかわらず、清掃を完了したものと認識して、清掃作業を終了することが生じ得る。
【０００５】
また、高速道路パーキングエリア等のトイレには、利用客が建物外から直接出入りするため、天候状況（建物外通路の濡れ具合）しだいで利用客の履物に付着して室内に持ち込まれる泥水量が変動し、また、道路混雑状況しだいでパーキングエリア利用者数も変動するため、トイレ床面の汚れ具合も大きく変動する。これに対して、床面清掃ロボットによる床面への洗浄水の噴き付け量、床面を磨く洗浄ブラシの押付力、床面に広がった汚水の吸込力等を一定値に設定していると、時には、床面に水溜りや汚れ残りができる清掃不良を生じることがある。もちろん、洗浄水噴き付け量、ブラシ押付力、汚水吸込力等のすべてを最高レベルに設定しておけば、床面の濡れ・汚れはきれいに除去されるが、洗浄水の消費やバッテリーの消耗が著しく増加するため、洗浄水補充やバッテリー充電のメンテナンスが頻繁に繰り返されることによる稼働率低下を生じる。
【０００６】
本願発明は、かかる事情に鑑みて、高速道路サービスエリア等のトイレのように、清掃中における清掃エリアへの人の出入りが避けられず、また、天候等によって床面の濡れ・汚れ具合が大きく変動するような場所であっても、清掃の仕残し、清掃不良、及び洗浄水・バッテリー無駄な消費・消耗を無くすようにした床面清掃ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願請求項１の発明は、所定の清掃エリア内を自律走行しながら、当該清掃エリアの床面清掃を行う床面清掃ロボットであって、
ロボット自体を方向転換可能に走行させる走行手段と、ロボット走行中に床面を清掃する清掃手段と、前記清掃エリアの地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地図情報と、ロボットが一回走行することによって清掃可能な清掃幅寸法と、に基づいて、前記清掃エリア全体を最短走行距離で清掃するための走行経路情報を生成する走行経路情報生成手段と、前記走行経路生成手段により生成される走行経路情報を記憶する走行経路情報記憶手段と、ロボットの走行位置情報を常時検出する走行位置検出手段と、前記走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて、前記走行手段を制御する走行制御手段と、前記清掃手段による清掃作業が実施された既清掃エリアの情報を記憶し、該既清掃エリア情報を前記清掃作業の実施に伴って更新する既清掃エリア情報記憶手段と、ロボットの進行方向の前方を含むロボットの周囲に存在する障害物とその位置及び大きさを含む障害物情報を検出する障害物検出手段と、を備えてなり、
ロボットの進行方向の前方に障害物が検出されたときは、前記走行経路情報生成手段が、その都度、当該最新の障害物位置を除く未清掃エリア全体を最短走行距離で清掃可能とする最新走行経路情報を、前記障害物情報、前記地図情報及び前記既清掃エリア情報に基づいて新たに生成し、前記走行経路情報記憶手段は、ロボット走行位置が前記最新の障害物位置へ到達する前に、前記走行経路情報を前記最新走行経路情報に更新され、前記走行制御手段は、更新された前記最新走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて、前記走行手段を引き続き制御し、前記最新走行経路情報に基づく走行を完了したときは、前記走行経路情報生成手段が、前記最新の障害物位置を最短走行距離で清掃可能とする最終走行経路情報を生成し、前記走行制御手段は、前記最終走行経路情報及び前記走行位置情報に基づいて、前記走行手段を制御することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【０００８】
本願請求項２の発明は、請求項１記載の床面清掃ロボットであって、
前記障害物検出手段がロボットの進行方向の前方に新規障害物を検出した場合において、ロボットの走行位置が前記新規障害物位置へ到達する前に、前記走行経路情報記憶手段に記憶される前記走行経路情報が更新されないときは、前記走行制御手段が前記走行手段に対してロボット走行を停止させる制御を行い、前記走行経路情報が新規走行経路情報に更新されたときに、前記走行制御手段が、前記新規走行経路情報に基づいて、前記走行手段の制御を再開させることを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【０００９】
本願請求項３の発明は、請求項１又は２記載の床面清掃ロボットであって、
前記障害物検出手段がロボットの進行方向の前方に新規障害物を検出した場合に、ロボットが障害物に接近していることを知らせるアラーム音声を発する音声発生手段を備えることを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１０】
本願請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段による清掃実施前の床面に光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、を有し、前記照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づいて、床面の汚れ及び濡れ具合に関する床面状況を検出する床面状況検出手段と、前記清掃手段を制御する清掃制御手段と、を備えてなり、
前記床面状況検出手段による床面状況検出結果に基づいて、前記清掃手段の運転条件を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１１】
本願請求項５の発明は、請求項４記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃エリアの室内温度及び室内湿度を検出する温湿度検出手段を備えてなり、
前記温湿度検出手段による室内温湿度検出結果に基づいて、前記清掃手段の運転条件を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１２】
本願請求項６の発明は、請求項４又は５記載の床面清掃ロボットであって、  
前記清掃手段は、回転ブラシ、該回転ブラシを回転駆動するブラシ駆動手段、及び前記回転ブラシを床面に押し付けるブラシ押付手段を有する床面磨き手段を備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記床面状況検出結果に基づいて、前記回転ブラシの回転速度及び押付力を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１３】
本願請求項７の発明は、請求項４乃至６の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、床面に供給される洗浄水を貯留する洗浄水タンクと、前記洗浄水タンクに設けられて供給水量を調節可能な供給水量調節手段及び供給水温を調節可能な供給水温調節手段を有する洗浄水供給手段と、を備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記床面状況検出結果及び／又は室内温湿度検出結果に基づいて、床面に対して供給する洗浄水の供給水量及び供給水温を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１４】
本願請求項８の発明は、請求項７記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、前記洗浄水供給手段に対して、前記洗浄水タンクと切り替え可能に接続され、床面に供給される消臭薬剤を貯留する薬剤タンクを備えており、
さらにロボットの下部には、床面の臭気を検出可能な半導体センサを有する臭気検出手段を備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記臭気検出手段による臭気検出結果に基づいて、前記洗浄水に代えて、前記消臭薬剤を前記洗浄水供給手段から床面に対して供給させることを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１５】
本願請求項９の発明は、請求項４乃至８の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、床面上の水分を吸引力調節可能に吸引するバキューム手段と、ロボットの下部に設けられるブレード部材を床面に押付力調節可能に押し付けて、ロボット走行に伴う前記ブレード部材の移動により前記バキューム手段の吸引口付近に床面上の水分を拭い寄せるワイパー手段と、からなる床面水分除去手段を備えており、
さらに前記床面水分除去手段による水分除去前の床面に光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、を有し、前記照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づいて、床面上の水分量を検出する除去前水分量検出手段を、備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記除去前水分量検出手段による水分量検出結果に基づいて、前記バキューム手段の吸引力及び前記ワイパー手段のブレード部材押付力を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１６】
本願の請求項１０の発明は、請求項９記載の床面清掃ロボットであって、
前記清掃手段は、前記床面水分除去手段による水分除去が行われた床面に対して乾燥用空気を噴出可能で、その空気量を調節可能な供給空気量調節手段、及び空気温を調節可能な供給空気温調節手段を有する乾燥用空気噴出手段を備えており、
さらに前記床面水分除去手段による水分除去後の床面に光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、を有し、前記照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づいて、水分除去後の床面上の水分量を検出する除去後水分量検出手段を、備えてなり、
前記清掃制御手段は、前記除去後水分量検出手段による水分量検出結果に基づいて、前記乾燥用空気噴出手段により噴出される乾燥用空気の空気量及び空気温を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１７】
本願請求項１１の発明は、請求項４乃至１０の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
前記走行制御手段は、前記清掃手段を制御する制御信号を前記清掃制御手段から受信することにより、前記清掃手段による清掃作業の内容に応じて予め設定された走行速度でロボットを走行させるように、前記走行手段による走行速度を調節することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１８】
本願請求項１２の発明は、請求項４乃至１０の何れかに記載の床面清掃ロボットであって、
ロボットの各構成部分に発生する故障を検出する故障検出手段を備えてなり、
前記故障検出手段によって故障が検出されたときは、
前記走行制御手段及び前記清掃制御手段が通常の清掃作業を中止するとともに、
検出された故障の内容に応じて、ロボットの運転をその場で停止するか、又は前記走行経路生成手段が現位置から所定の待機位置まで最短距離で退避する退避用走行経路情報を生成し、前記走行制御手段が前記退避用走行経路情報に基づいて、前記所定の待機位置まで退避するか、を選択的に実施することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【００１９】
本願請求項１３の発明は、請求項１２記載の床面清掃ロボットであって、
オペレータ用情報通信手段と通信可能な無線通信手段を備えてなり、
前記故障検出手段によって故障が検出されたときは、その故障の内容を、前記無線通信手段を介して前記オペレータ用情報通信手段に送信することを特徴とする床面清掃ロボットを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、床面清掃ロボットは、地図情報に基づいて清掃エリア全体を最短走行距離で清掃するための走行経路情報を予め生成しておき、これに基づく走行をしながら清掃作業を行い、ロボットの進行方向の前方に障害物を検出する都度、当該最新障害物位置を除く未清掃エリア全体を最短走行距離で清掃する最新走行経路情報を生成し、これに基づいて走行しながら清掃作業を続け、最新走行経路情報に基づく清掃作業を完了したときは、未清掃エリアである最新障害物位置を清掃する。したがって、壁面等によって仕切られる清掃不能なエリアと、人やその荷物によって一時的に清掃不能となっている清掃エリアと、を区別して、一時的に清掃不能となっている清掃エリアについては、清掃可能となった時点で清掃を行うため、人が頻繁に出入りすることによって清掃作業が妨げられる場所であっても清掃の仕残しを生じる心配が無い。
【００２１】
請求項２の発明によれば、床面清掃ロボットの走行方向の前方に人（障害物）が突然進入してきた場合等には、最新走行経路情報を生成する時間が十分確保できず、そのままロボットを走行させると衝突事故を招く恐れがあるため、そのような場合には走行停止して、最新走行経路情報の生成後に運転を再開することにより事故を防止することができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、新規障害物を検出した場合に、ロボットの接近を知らせるアラームを発するので、当該障害物として検出された人がロボットに気づかずに接触事故を発生することが防止される。
【００２３】
請求項４の発明によれば、清掃実施前に床面の汚れや濡れ具合等の床面状況を検出し、その検出結果に基づいて運転条件を調節するので、清掃不十分で床面に汚れ残りや水分残りを生じたり、逆に汚れ等の少ない部分に過剰な清掃作業を施して長時間を要したり、バッテリー等を無駄に消耗したりする事態が防止される。
【００２４】
請求項５の発明によれば、清掃エリアの室内温湿度を検出し、その検出結果に基づいて運転条件を調節するので、例えば温度が高く湿度が低い場合には、床面が乾き易いため、水分除去作業を簡単に済ませることにより、清掃作業を効率化し、バッテリー等を無駄に消耗したりする事態が防止することができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、床面状況検出結果に基づいて、回転ブラシの回転速度や押付力を調整するので、清掃作業の過不足による汚れ残りや駆動バッテリーの無駄な消耗を抑えることができる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、床面状況検出結果及び室内温湿度検出結果に基づいて、床面への供給水量や供給水温を調節するので、床面に水溜りができたり、乾き易い状態にある床面に高温の洗浄水を供給する等して無駄に駆動バッテリーを消耗したりする事態を防止することができる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、床面の臭気検出結果に基づき、洗浄水を消臭薬剤に切り替えて供給するようにしたので、清掃したにもかかわらず室内に臭いが残る事態を防止することができる。
【００２８】
請求項９及び１０の発明によれば、清掃した床面の水分を除去する作業前に、その水分量を検出し、その検出結果に基づいて、水分除去をするバキューム手段の吸引力やワイパー手段の押付力、床面を乾燥する乾燥用空気噴出手段の空気量及び空気温を調節するので、床面上に水溜りが残ったりする事態や、駆動バッテリーを無駄に消耗する事態をぼうしすることができる。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、清掃作業の内容に応じて走行速度を調節して、例えば汚れを念入りに除去する設定になっている場合には走行速度を落とす等して、清掃品質の安定化を図ることができるものである。
【００３０】
請求項１２の発明によれば、故障が発生したときに、その内容に応じて、選択的に停止したり、所定の待機位置まで退避したりするので、オペレータが修理作業に向かうまでの間に運転を継続して二次不具合や事故が発生することが防止される。
【００３１】
請求項１３の発明によれば、故障が発生したときに、その故障の内容を無線通信手段によってオペレータに知らせるので、オペレータが修理作業に向かうときに、必要な準備を済ませていくことができるので、効率的に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る床面清掃ロボットの外観斜視図である。図２乃至図５は、ロボットの外観カバーの内部を表した図で、図２は正面図、図３は平面図、図４は側面図、図５は背面図であり、図６は、制御関係を表したブロック図である。図７は、床面清掃ロボットによる清掃が行われる清掃エリアＳで新規障害物が検出されることなく、清掃作業が行われた場合のロボット走行経路を示す図、図８は、新規障害物が検出されて、走行経路が変更された場合を示す図である。
【００３３】
（床面清掃ロボット１）
床面清掃ロボット１は、所定の清掃エリアＳ（図７）内を自律走行しながら、その走行経路上の床面を清掃するものであり、図１に示されるように外観カバーＣで覆われており、その内部に、図６に示されるように、ロボット自体を方向転換可能に走行させる走行手段２と、ロボット走行中に床面を清掃する清掃手段３と、走行手段２や清掃手段３の制御に使用する各種情報を記憶又は生成したり、走行手段２や清掃手段３に対して制御信号を出力したりする制御部４と、制御部４に対して提供する走行位置情報等を検出する各種の検出手段５を備えてなる。所定の清掃エリアＳは、高速道路のパーキングエリア内に設けられたトイレの室内であり、洗面台Ｗ、及び大便器が設置される個室Ｒを備える。
【００３４】
（走行手段２）
走行手段２は、図２乃至図５に示されるように、床面清掃ロボット１の下部に設けられて、前後進車輪２１と、車輪駆動モータ２２（図５）と、ハンドリング車輪２３と、ハンドリング車輪用モータ２４（図３、図４）と、を備えてなる。前後進車輪２１は、床面清掃ロボット１の前後方向の中央付近にリジッド方式で設けられる左右一対の車輪であって、車輪駆動モータ２２によって駆動され、ロボットの前進及び後進を可能とする。車輪駆動モータ２２は、床面清掃ロボット１に搭載される不図示のバッテリー（不図示）によって駆動される電気駆動モータである。バッテリーは、以下に記載される各種電気駆動モータ、制御部その他の電源でもある。
【００３５】
ハンドリング車輪２３は、前後進車輪２１の後方に設けられる非駆動の操舵用車輪であって、連結されるハンドリング機構２３ａ（図３、図４）によって操舵されることにより、床面清掃ロボット１の床面Ｆ上における左右方向への方向転換を可能とする。ハンドリング車輪用モータ２４は、ハンドリング機構２３ａを駆動することで、ハンドリング車輪２３を操舵する。なお、前後進車輪２１をロボットの前後方向の中央付近に配設したのは、後方のハンドリング車輪２３と接近させて旋回半径を小さくするとともに、後述する回転ブラシ３１１の配置スペースを、ロボットの前方下部に確保するためである。
【００３６】
（清掃手段３）
清掃手段３は、床面清掃ロボット１の走行中に作動させられることにより、床面清掃ロボット１の走行経路上の床面Ｆを清掃するものであり、図６に示されるように、床面磨き手段３１と、洗浄水供給手段３２と、床面水分除去手段３３と、乾燥用空気噴出手段３４と、を備えてなる。
【００３７】
（床面磨き手段３１）
床面磨き手段３１は、図２乃至図５に示されるように、床面Ｆに押し付けられた状態で回転してロボットが通過する走行経路上の床面Ｆを磨く二つの回転ブラシ３１１と、各回転ブラシ３１１を回転駆動するブラシ駆動手段（電気駆動モータ）３１２と、これらの回転ブラシを床面Ｆに押し付けるブラシ押付手段３１３と、を備えてなる。回転ブラシ３１１は、円盤状のベース３１１ａに下方に延びるブラシ毛を固定したものであり、ロボットの前方下部に設けられており、ロボット走行時に、ブラシ先端で床面Ｆに付着した汚れを除去する。ブラシ押付手段３１３は、ブラシ駆動手段３１２に連結される電気アクチュエータであって、ブラシ駆動手段３１２を介して回転ブラシ３１１を床面Ｆに押し付ける。
【００３８】
（洗浄水供給手段３２）
洗浄水供給手段３２は、床面磨き手段３１による汚れ除去を行い易くするために、洗浄水（清水又は清水に適量の洗剤等を加えたもの）を、ロボットの前方下部に取り付けられるノズルから床面Ｆに供給するものであって、床面Ｆに供給される洗浄水を貯留する洗浄水タンク３２１（図２、図３）と、洗浄水タンク３２１に接続されて供給水量を調節可能な供給水量調節手段３２２（図６）と、供給水温を調節可能な供給水温調節手段３２３（図６）と、を備えてなる。供給水量調節手段３２２は、洗浄水タンク３２１にホースで接続される噴射孔径可変ノズル（不図示）であって、噴射孔を開閉したり、絞ったりするように電気駆動される。洗浄水は、回転ブラシ３１１が押し付けられる床面Ｆの付近に供給される。
【００３９】
供給水温調節手段３２３は、洗浄水タンク３２１からホースに洗浄水を供給するタンク出口付近に設けられる付近に設けられる電気ヒータであって、加温しない常温か、それより高い温度に水温調節することができる。なお、洗浄水供給手段３２には、洗浄水タンク３２１と供給水量調節手段３２２を接続するホースの途中部に、消臭薬剤を貯留する薬剤タンク３２４（不図示）が電気切替弁３２５（図６）を介して接続される。薬剤タンク３２４は、洗浄水タンク３２１と切り替えられることにより、供給水量調節手段（ノズル）３２２ノズルから消臭薬剤を供給させることができる。
【００４０】
（床面水分除去手段３３）
床面水分除去手段３３は、ロボットが通過する床面Ｆ上の水分（汚水）を吸引力調節可能に吸引するバキューム手段３３１と、ロボットの下部でバキューム手段３３１の吸引口３３１ａ（図３）の直後に設けられるブレード部材３３２ａ（図３）を床面Ｆに押付力調節可能に押し付けられた（下面が接地させられた）状態で、ロボットの前進走行によってブレード部材３３２ａを前方移動させることによりバキューム手段３３１の吸引口３３１ａ付近に床面Ｆ上の水分を拭い寄せるワイパー手段３３２と、を備えてなる。バキューム手段３３１は、ポンプで吸引した汚水を汚水タンク３３１ｂ（不図示）に回収するものであり、汚水タンク３３１ｂは、洗浄水タンク３２１と略同容量に設定されている。ワイパー手段３３２に備えるブレード部材３３２ａは、平面視で弓形状に形成されることにより、両サイドから吸引口３３１ａが設けられる中央部へ汚水を集める。これらの床面水分除去手段３３は、回転ブラシ３１１の後方に配設されており、回転ブラシ３１１による磨き作業によって生じた汚水を回収する。
【００４１】
（乾燥用空気噴出手段３４）
乾燥用空気噴出手段３４は、床面水分除去手段３３による汚水除去が行われた後、床面Ｆが乾き難そうな場合に、床面Ｆに対して、ロボット後方下部に設けられた空気ノズル３４３から、乾燥用空気を噴出して床面Ｆの乾燥を図るものである。乾燥用空気噴出手段３４は、床面Ｆに対して乾燥用空気を噴出可能で、その空気量を調節可能な供給空気量調節手段３４１、及び空気温を調節可能な供給空気温調節手段３４２を備えてなる。乾燥用空気噴出手段３４は、通常の電気ドライヤーと同様の構造であって、供給空気量調節手段３４１は、モータの回転速度によって供給空気量を調節する電気ブロアであり、供給空気温調節手段３４２は、供給空気量調節手段３４１と、空気ノズル３４３と、を接続する空気通路３４４の途中部に配設される電熱ヒータである。
【００４２】
（制御部４）
制御部４は、走行手段２に対して走行制御信号を出力する走行制御手段４１と、清掃手段３に対して清掃制御信号を出力する清掃制御手段４２と、を備えており、走行制御手段４１によって清掃エリアＳ内を余すところなくロボットを走行（清掃）させるとともに、清掃制御手段４２によって走行中に清掃手段を効率良く稼働させ、消耗品や充電バッテリーの無駄な消耗を抑えながら、床面Ｆを綺麗に清掃させるものである。
【００４３】
（走行制御手段４１による制御）
さて、走行制御手段４１による制御を実行させるために、清掃エリアＳの地図情報を記憶する地図情報記憶手段４１１と、その地図情報と、ロボットが一回走行することにより清掃可能な清掃幅寸法と、に基づき清掃エリアＳ全体を最短走行距離で清掃させるための走行経路情報を生成する走行経路情報生成手段４１２と、その走行経路情報を記憶する走行経路情報記憶手段４１３と、を備えるとともに、ロボットの走行位置情報を常時検出する走行位置検出手段５１から走行位置情報を常時受信する。走行位置検出手段５１は、走行手段２の車輪駆動モータ２２及びハンドリング車輪用モータ２４の作動状況を取り込んで、それを基にロボットの現在走行位置を常時検出する。
【００４４】
上記地図情報は、図７に示される清掃エリアＳの床面Ｆの寸法形状を二次元情報として記憶したもので、洗面台Ｗ等の清掃不能エリアの情報も含まれており、床面清掃ロボット１による清掃可能範囲を特定する。走行経路情報は、地図情報で特定される清掃可能範囲を残らず清掃することを前提として、床面清掃ロボット１が最短走行距離で清掃を終了するための走行経路を、走行経路情報生成手段４１２により算出したものである。なお、走行経路情報生成手段４１２は、最短距離の走行経路を複数算出した場合、例えば、各走行経路の旋回頻度等に基づき走行時間が最も短くなる走行経路を選択する。ロボットが一回走行することにより清掃可能な清掃幅寸法とは、二つの回転ブラシ部分の横幅寸法Ｔ１やブレード部材３３２ａの横幅寸法Ｔ２等に基づき決定される。
【００４５】
清掃エリアＳ内へ人の出入りがない無人状態であれば、走行位置検出手段５１からの走行位置情報を参照しながら、床面清掃ロボット１を上記走行経路情報どおりに移動させて、その間に清掃手段を運転させておくことにより、エリア内を隈なく清掃することはきわめて容易に行われる。しかしながら、清掃エリアＳには、床面清掃ロボット１の清掃作業にお構いなくトイレ利用客が訪れて、床面清掃ロボット１の行く手を遮るような位置に立ったり、前を横切ったりするため、単に走行経路情報どおり走行するのは大変危険であり、その一方、トイレ利用客が居なくなるまで運転を中断することは無駄が多い。
【００４６】
そこで、制御部４は、走行制御手段４１による制御を実行させるための手段として、上記各手段に加えて、清掃手段３による清掃作業が実施された既清掃エリア（言い換えれば、走行手段２によってロボットが走行した既走行エリア）の情報を取り込み、清掃作業の実施（ロボットの走行）に伴って更新することができる既清掃エリア情報記憶手段４１４を備え、床面清掃ロボット１の前方を含むロボットの周囲に存在する障害物とその位置及び大きさを含む障害物情報を検出する障害物検出手段５２からの障害物位置情報を取得する。なお、障害物検出手段５２としては、カメラ、赤外線センサ、レーザーセンサが採用され、床面清掃ロボット１の前面、側面及び後面に設置される（いずれも不図示）。
【００４７】
そして、障害物検出手段５２により、走行経路上においてロボットの進行方向の前方に障害物（人）が検出されたときは、走行経路情報生成手段４１２が、当該障害物位置を除く未清掃エリア全体を最短走行距離で清掃可能とする最新走行経路情報を、障害物情報、地図情報及び既清掃エリア情報に基づいて、その都度、新たに生成する。走行経路情報記憶手段４１３は、ロボットが当該障害物位置へ到達する前、すなわち障害物に接触する前に最新走行経路情報の更新を済ませ、走行制御手段４１は、更新された最新走行経路情報及び走行位置検出手段５１からの走行位置情報に基づいて、走行手段２を引き続き制御する。
【００４８】
これにより、図８に示されるように、床面清掃ロボット１は、障害物Ｘとの衝突を回避する経路を進行するとともに、かつ、ロボットの走行を停止させる等することなく、清掃を継続することができる。更新された最新走行経路情報に基づく走行（清掃）が完了したときは、走行経路情報生成手段４１２が、走行経路情報から除外されて最後に残った障害物位置を最短走行距離で清掃可能とする最終走行経路情報を生成する。走行経路情報記憶手段４１３は、最終走行経路情報の更新が済ませることにより、走行制御手段４１が、最終走行経路情報及び走行位置情報に基づき、図８において点線で示されるような走行経路を通過するように、走行手段２を制御し、障害物Ｘがあった位置を通過することにより清掃を終了する。清掃を終了した床面清掃ロボット１は、清掃エリアＳ内に予め設定されているロボット待機位置に戻って運転を停止する。
【００４９】
（清掃制御手段４２による制御）
清掃制御手段４２による制御は、ロボット走行中に清掃手段３を効率良く稼働させ、消耗品や充電バッテリーの無駄な消耗を抑えながら、床面Ｆを綺麗に清掃させるために、ロボットの走行経路上における床面状況（汚れ・濡れ）、清掃エリアＳ内の温湿度や臭気等を検出する各種の検出手段からの情報信号を受信する。走行経路上における床面状況を検出する床面状況検出手段５３は、清掃手段３による清掃実施前の床面Ｆに光を照射する発光部とその反射光を受ける受光部（いずれも不図示）と、を有し、照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づき、床面Ｆの汚れ・濡れ具合を検出する。床面状況検出手段５３の発光部及び受光部は、清掃実施前の床面Ｆを検出対象とするため、回転ブラシ３１１より前方のロボット前端部に、床面Ｆに向けた状態で設置される。
【００５０】
床面状況検出手段５３の床面状況検出結果に基づいて、清掃制御手段４２は、清掃手段３の運転条件を以下のように調節する。例えば、床面Ｆが綺麗に清掃されているときに比べて照度減衰率が著しく大きい場合には、床面Ｆが泥等で汚れているが水分が少ないと想定されるため、洗浄水を多めに供給して、回転ブラシの回転速度や押付力を上げる等の制御を行う。逆に、照度減衰率が小さくなっている場合には、床面Ｆに残存している水分が多いと想定されるため、洗浄水の供給を少なく抑えて、バキューム手段３３１の吸引力やブレード部材３３２ａの押付力を上げる制御を行う。これらの制御は、予め各床面状況検出結果に対応させた状態で設定されている。
【００５１】
清掃エリアＳ内の室内温度及び室内湿度を検出する温湿度検出手段５４は、濡れた床面Ｆの乾き易さを判断するために使用される。温湿度検出手段５４による室内温湿度検出結果に基づいて、清掃制御手段４２は、清掃手段３の運転条件を以下のように調節する。例えば、温度が高い一方、湿度が低い場合には、床面Ｆが濡れていても短時間で乾くと想定されるため、洗浄水の供給水温は低めに、供給水量は床面Ｆの汚れ具合との関係で必要であれば少し多めにする等の制御を行う。逆に、温度が低く、湿度が高い場合には、供給水量は少なめに抑え、床面Ｆの汚れ具合との関係で供給水量を抑えることが難しい場合には、供給水温を上げて蒸発し易くする等の制御を行う。これらの制御は、予め検出結果に対応させた状態で設定されている。
【００５２】
清掃エリアＳ内の床面Ｆから発生する臭気を検出する臭気検出手段５５は、床面Ｆに消臭処理を施す必要があるか否かを判断するために使用される。臭気検出手段５５は、トイレで発生する臭気成分を検出可能な半導体センサを備えてなり、清掃制御手段４２は、その臭気検出結果に基づいて清掃手段３の運転条件を調節する。具体的には、洗浄水供給手段３２において、消臭薬剤を貯留する薬剤タンク３２４を接続する電気切替弁３２５を作動させることにより、洗浄水タンク３２１に貯留される洗浄水に代えて、薬剤タンク３２４に貯留される消臭薬剤を床面Ｆに供給させる。また、臭気成分が検出されなくなれば、洗浄水タンク３２１からの洗浄水供給に戻す。
【００５３】
床面状況検出手段５３と同様に、床面Ｆに光を照射する発光部と、その反射光を受ける受光部と、をそれぞれ有し、照射光に対する反射光の照度の減衰率に基づき、床面Ｆ上の水分量を検出する水分量検出手段５６，５７が、回転ブラシ３１１の後方で、かつ床面水分除去手段３３の前方と、床面水分除去手段３３の後方で、かつ乾燥用空気噴出手段３４の空気ノズルの前方と、に設けられている。床面水分除去手段３３の前方に配置される水分除去前の水分量検出手段５６の水分量検出結果は、バキューム手段３３１の吸引力及びブレード部材３３２ａの押付力の調節に使用される。
【００５４】
また、床面水分除去手段３３の後方に配置される水分除去後の水分量検出手段５７の水分量検出結果は、乾燥用空気噴出手段３４の乾燥用空気の供給量及び供給温度の調節に使用される。床面水分除去手段３３とは別にこれらの検出手段を設けたのは、洗浄水の供給量によって、その供給前とは床面水分量が大きく異なることがあることに対応し、あるいは、床面水分除去手段３３による水分除去の程度に応じて、床面Ｆを乾燥させるための乾燥用空気量を減らすとともに空気温を下げてバッテリーの消耗を抑えたり、逆に、乾燥用空気量を増やすとともに空気温も上げて床面Ｆの濡れを解消したりするためである。
【００５５】
（上記実施形態の変形例）
上記実施形態では、ロボットの進行方向の前方に障害物を新規に検出した場合、ロボットの走行位置が当該障害物位置へ到達する前に、走行経路情報記憶手段４１３に記憶される走行経路情報を更新させる旨を説明したが、ロボットの走行位置の直前に人が割り込む等して、当該障害物（人）位置へ到達するまでに、走行経路情報が更新されない場合も考えられる。かかる場合には、走行制御手段４１が走行手段２に対してロボット走行を停止させる制御を行って、ロボットを待機させ、走行経路情報が更新されたときに、走行制御手段４１が、新規走行経路情報に基づいて、走行手段２の制御を再開させるようにしても良い。これにより、走行経路情報の生成遅れによる事故が防止され、安全性を担保することができる。
【００５６】
上記実施形態では、ロボットの進行方向の前方に障害物を新規に検出した場合、ロボットの走行経路変更することとしたが、アラーム音声を発する音声発生手段を備えておき、障害物検出手段からの検出信号に基づいて、ロボットが障害物に接近していることを走行経路の変更に先立って知らせるようにしても良い。これにより、障害物である人が気づいて場所移動したりした場合には、経路を変更する必要がなくなり、効率性が維持されるためである。
【００５７】
上記実施形態では、床面状況検出結果や温湿度検出結果等に応じて、清掃手段３の制御のみを行うこととしたが、走行制御手段４１に、清掃手段３を制御する制御信号を清掃制御手段４２から受信して、清掃手段による清掃作業の内容に応じて予め設定された走行速度でロボットを走行させるように、走行手段２による走行速度を調節することとしても良い。例えば、乾燥空気量及び空気温を最大値に上げるような清掃制御信号が出力されている場合には、走行速度を小さくすることによって、乾燥空気量及び空気温を上げることなく清掃品質の安定・向上を図ることでバッテリーの消耗を抑えられるものである。
【００５８】
上記実施形態では、清掃が終了したらロボット待機位置に帰還することとしたが、ロボットの各構成部分に発生する故障を検出する故障検出手段をロボット内に備えておき、故障検出手段によって故障が検出されたときは、走行制御手段４１及び清掃制御手段４２が通常の清掃作業を中止するとともに、検出された故障の内容に応じて、ロボットの運転をその場で停止するか、又は走行経路生成手段が現位置からロボット待機位置まで最短距離で退避する退避用走行経路情報を生成し、走行制御手段４１が退避用走行経路情報に基づいて、ロボット待機位置まで退避するか、を選択的に実施するようにしても良い。故障発生時に、その内容に応じて、選択的に停止し、又はロボット待機位置へ退避するため、オペレータによる修理作業の実施前に二次不具合や事故が発生することが防止される。
【００５９】
さらに、床面清掃ロボット１にオペレータ用情報通信手段と通信可能な無線通信手段を備えておき、上述した故障検出手段によって故障が検出されたときは、その故障の内容を、無線通信手段を介してオペレータ用情報通信手段に送信するようにしても良い。オペレータが修理作業に向かうときに、予め故障内容を知ることができるので、修理に必要な準備を済ませていくことができ、効率的な対応を取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態に係る床面清掃ロボットの外観斜視図。
【図２】ロボットの外観カバーの内部を表した図（正面図）。
【図３】ロボットの外観カバーの内部を表した図（平面図）。
【図４】ロボットの外観カバーの内部を表した図（側面図）。
【図５】ロボットの外観カバーの内部を表した図（背面図）。
【図６】走行手段、清掃手段、制御部、検出部の制御関係を示すブロック図。
【図７】清掃エリア内で新規障害物を検出することなく、清掃作業された場合のロボット走行経路を示す図。
【図８】新規障害物Ｘが検出されて、走行経路が変更された場合を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１    床面清掃ロボット
２    走行手段
２１    前後進車輪
２２    車輪駆動モータ
２３    ハンドリング車輪
２３ａ    ハンドリング機構
２４    ハンドリング車輪用モータ
３    清掃手段
３１    床面磨き手段
３１１    回転ブラシ
３１１ａベース
３１２    ブラシ駆動手段
３１３    ブラシ押付手段
３２    洗浄水供給手段
３２１    洗浄水タンク
３２２    供給水量調節手段
３２３    供給水温調節手段
３２５    電気切替弁
３３    床面水分除去手段
３３１    バキューム手段
３３１ａ吸引口（バキューム手段）
３３２    ワイパー手段
３３２ａブレード部材（ワイパー手段）
３４    乾燥用空気噴出手段
３４１    供給空気量調節手段
３４２    供給空気温調節手段
３４３    空気ノズル
３４４    空気通路
４    制御部
４１    走行制御手段
４１１    地図情報記憶手段
４１２    走行経路情報生成手段
４１３    走行経路情報記憶手段
４１４    既清掃エリア情報記憶手段
４２    清掃制御手段
５    検出手段
５１    走行位置検出手段
５２    障害物検出手段
５３    床面状況検出手段
５４    温湿度検出手段
５５    臭気検出手段
５６    水分量検出手段
５７    水分量検出手段
Ｃ    外観カバー
Ｆ    床面
Ｒ    個室
Ｓ    清掃エリア
Ｔ１    横幅寸法
Ｔ２    横幅寸法
Ｗ    洗面台
Ｘ    障害物
【図１】
2010017428.tif 000003
【図２】
2010017428.tif 000004
【図３】
2010017428.tif 000005
【図４】
2010017428.tif 000006
【図５】
2010017428.tif 000007
【図６】
2010017428.tif 000008
【図７】
2010017428.tif 000009
【図８】
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